Công trình dân dụng
Những chiếc ô tô điện đầu tiên xuất hiện trước ô tô có động cơ đốt trong (ICE) vào năm 1828. Vào đầu thế kỷ 20, xe điện chiếm hơn một phần ba toàn bộ đội xe của Hoa Kỳ. Tuy nhiên, sau đó họ dần dần từ bỏ vị trí của mình, nhường chỗ cho ô tô về tầm hoạt động, sự thuận tiện khi tiếp nhiên liệu và các thông số khác.
Một số phương án thiết kế cho xe điện có thể được thực hiện. Một chiếc xe điện cổ điển được cung cấp năng lượng bằng pin được sạc tại một trạm sạc. Xe điện có bộ phận cung cấp năng lượng điện bên ngoài nhận điện từ các vật dẫn điện bên ngoài bằng phương pháp tiếp xúc hoặc bằng phương thức điện từ trường. Động cơ đốt trong với máy phát điện có thể được lắp đặt để sạc lại ắc quy của xe điện, hoặc điện có thể được tạo ra từ nhiên liệu lỏng hoặc khí trực tiếp sử dụng pin nhiên liệu xúc tác. Tất cả các chương trình trên có thể được kết hợp theo nhiều cách khác nhau.
Theo định kỳ, sự quan tâm đến xe điện tiếp tục trở lại, thường là trong thời gian giá các sản phẩm xăng dầu tăng, nhưng nhanh chóng biến mất: xe ô tô động cơ đốt trong vẫn không cạnh tranh được. Do đó, thiết bị có động cơ điện đã trở nên phổ biến trong phân khúc vận tải với nguồn cung cấp năng lượng điện bên ngoài: tàu điện, xe điện và xe đẩy, trong phân khúc thiết bị nhà kho.
Một phân đoạn riêng biệt có thể được phân biệt bằng thiết bị đặc biệt, ví dụ, xe ben khai thác mỏ có sức chở trên 100 tấn, trên đó sử dụng bộ truyền động cơ điện.
Vào đầu thế kỷ 21, sự quan tâm đến xe điện đã quay trở lại ở một tầm cao mới. Yếu tố quyết định không phải là việc tăng giá các sản phẩm dầu mà là nhu cầu của các nhà hoạt động môi trường trong việc giảm lượng khí thải độc hại. Công ty Tesla của Mỹ, được Elon Musk yêu mến (ghét bỏ), đã trở thành nhà sản xuất đi trước “làn sóng môi trường” nhiều nhất có thể.
Nhưng dù họ có liên quan đến Elon Musk như thế nào đi chăng nữa, thì không thể phủ nhận rằng Tesla đã làm rất tốt công việc của mình: trên thực tế, một phân khúc thị trường ô tô riêng biệt đã được tạo ra, ô tô điện đã trở thành một lĩnh vực mà những gã khổng lồ ô tô đã bắt đầu. để tích cực đầu tư. Nếu sự phát triển được thực hiện một cách tích cực theo một hướng nào đó, thì kết quả đó sớm muộn gì cũng đạt được. Sẽ có những loại pin mới với dung lượng tăng lên, tốc độ sạc cao và phạm vi ứng dụng nhiệt độ mở rộng, động cơ điện nhỏ gọn và hiệu quả hơn, với hộp số tích hợp có thể được đặt trong bánh xe động cơ với trọng lượng không bung thấp và các phát triển khác.
Không nghi ngờ gì rằng trong tương lai gần, ô tô điện thực tế sẽ thay thế ô tô sử dụng động cơ đốt trong, và không phải vì lý do môi trường, mà vì tính ưu việt kỹ thuật chung của xe điện.
Thiết bị quân sự
Năm 1917, công ty FAMH của Pháp sản xuất 400 xe tăng Saint Chamond với hệ thống truyền động điện Crochat Collendeau, trong đó động cơ xăng Panhard được kết nối trực tiếp với máy phát điện, cung cấp năng lượng cho hai động cơ điện, mỗi động cơ được kết nối với một bánh lái và một con sâu bướm. lái xe. Cũng trong năm 1917, một chiếc xe tăng có hệ thống truyền động bằng điện của Daimler và British Westinghouse đã được thử nghiệm tại Vương quốc Anh.
Các ví dụ sau này bao gồm đơn vị pháo tự hành hạng nặng của Đức (SAU) "Ferdinand" ("Con voi") nặng 65 tấn. Nhà máy điện "Ferdinand" bao gồm hai động cơ làm mát bằng nước 12 xi-lanh hình chữ V "Maybach" HL 120 TRM với dung tích 265 lít. pp., hai máy phát điện Siemens-Schuckert Typ aGV với điện áp 365 volt và hai động cơ điện kéo Siemens-Schuckert D149aAC có công suất 230 kW, đặt ở phía sau thân tàu, giúp mỗi bánh của chúng giảm tốc bánh răng chế tạo theo sơ đồ hành tinh.
Trong khi Ferdinand còn khá mới, không có nhiều phàn nàn về công việc của cô ấy. Do đó, người ta có thể nhận thấy sự phức tạp và chi phí lớn hơn so với các nhà máy điện có thiết kế cổ điển, cũng như nhu cầu sử dụng một lượng đồng đáng kể, vốn đang thiếu hụt ở Đức.
Ngoài pháo tự hành Ferdinand, việc sử dụng động cơ điện cũng được xem xét trên xe tăng siêu nặng của Đức là xe tăng Maus nặng 188 tấn.
Cũng trong khoảng thời gian này, một xe tăng hạng nặng EKV thử nghiệm với một nhà máy điện cơ đã được phát triển ở Liên Xô trên cơ sở xe tăng KV-1. Thiết kế kỹ thuật của xe tăng EKV được phát triển vào tháng 9 năm 1941, và vào năm 1944, nguyên mẫu của xe tăng EKV đã được đưa vào thử nghiệm. Người ta cho rằng việc sử dụng bộ truyền động cơ điện trên xe tăng sẽ làm giảm mức tiêu hao nhiên liệu, cải thiện khả năng cơ động và các đặc tính động lực học của xe tăng.
Hệ truyền động cơ điện của xe tăng EKV bao gồm một máy phát khởi động DK-502B được kết nối với động cơ diesel V-2K và hai động cơ kéo DK-301V, với hai hộp số và thiết bị điều khiển trên tàu.
Theo kết quả kiểm tra, thiết kế của bể EKV được công nhận là không đạt yêu cầu, các công việc trong dự án đã bị đình trệ.
Các dự án về xe tăng "điện" đã được thực hiện ở Anh, Mỹ, Liên Xô, Đức và Pháp, cũng như ở các nước khác trong suốt thế kỷ XX. Tuy nhiên, hiện tại, xe tăng và xe bọc thép theo cách bố trí truyền thống đã được phát triển tối đa.
Lợi ích và quan điểm
Tại sao vấn đề đảm bảo sức đẩy điện của các phương tiện chiến đấu trên mặt đất vẫn luôn quay trở lại, bất chấp số lượng lớn các dự án thử nghiệm đã đóng cửa?
Một mặt, có sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng chúng trong các hệ thống động cơ điện khiến chúng ta có thể tin tưởng vào việc thu được những kết quả tích cực mà trước đây không thể đạt được. Nam châm vĩnh cửu và động cơ điện không đồng bộ, máy phát dòng điện hiệu suất cao, hệ thống phân phối điện, pin sạc nhanh và nhiều hơn nữa đang được phát triển.
Gần đây, chúng ta không chỉ nói về công nghệ mặt đất với động cơ điện, mà còn về việc tạo ra những chiếc máy bay chạy hoàn toàn bằng điện cho đến những mô hình chở khách khá lớn.
Mặt khác, những lợi thế mà động cơ điện có thể cung cấp cho các thiết bị chiến đấu trên mặt đất ngày càng được yêu cầu cao:
- khả năng bố trí linh hoạt phương tiện chiến đấu do không có hệ thống truyền điện của các đơn vị có kết nối cơ khí cứng được cung cấp bởi các trục;
- tăng khả năng sống sót của thiết bị quân sự do khả năng dự phòng của các bộ phận truyền tải điện;
- khả năng loại bỏ các bộ truyền động thủy lực nguy hiểm cháy nổ để thay thế cho các bộ truyền động điện;
- khả năng di chuyển của thiết bị quân sự trên các đoạn đường giới hạn ở chế độ ngụy trang tối đa, với đặc điểm âm thanh và nhiệt tối thiểu bị lộ;
- khả năng thu hồi điện trong quá trình phanh;
- các đặc tính động lực học tốt nhất và các thông số xuyên quốc gia của xe bọc thép có trang bị hệ thống truyền động điện;
- dễ dàng điều khiển xe bọc thép với động cơ điện;
- khả năng cung cấp đủ lượng điện cho số lượng ngày càng nhiều các thiết bị, cảm biến, vũ khí tối tân.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn những lợi ích này. Nguồn năng lượng chính là động cơ diesel hoặc tuabin khí, ở ô tô truyền động điện sẽ có nguồn năng lượng và hiệu suất lớn hơn do ban đầu có thể chọn được tốc độ động cơ tối ưu, khi đó nó sẽ có độ hao mòn tối thiểu và nhiên liệu tối đa. hiệu quả. Tải trọng tăng lên trong quá trình tăng tốc và vận động mạnh sẽ được bù đắp bằng pin đệm.
Ví dụ, kết hợp với máy phát điện, tuabin khí tốc độ cao có thể được lắp đặt, tuabin khí này sẽ hoạt động ở chế độ "bật / tắt" để sạc lại pin đệm, mà không cần thay đổi tốc độ.
Trong truyền động điện không cần lắp các trục và hộp giảm tốc cồng kềnh. Kết nối cơ học trong hệ thống truyền điện chỉ có ở máy phát điện-động cơ và các cặp bánh xe-mô-tơ điện, nhưng các bộ phận này có thể được chế tạo như một khối duy nhất. Phần còn lại của các thiết bị được kết nối bằng cáp mềm.
Không giống như kết nối cơ học, kết nối điện có thể được dự phòng nhiều lần. Ví dụ, ở giai đoạn lắp ráp vỏ máy, có thể đặt các kênh cáp được bảo vệ, nơi chứa một bus dữ liệu và nguồn chung, bao gồm cả cáp nguồn và cáp dữ liệu.
Sự tách biệt trong không gian của các nguồn năng lượng, các kênh cung cấp và thông tin liên lạc, cũng như động cơ và cánh quạt với xác suất tăng lên sẽ cho phép phương tiện chiến đấu duy trì khả năng cơ động và nhận thức tình huống khi bị hư hỏng, điều này sẽ đảm bảo khả năng rút phương tiện chiến đấu khỏi khu vực bắn. và di tản khỏi chiến trường.
Việc loại bỏ hệ thống truyền động thủy lực mà thay vào đó là hệ thống truyền động điện cũng sẽ giúp tăng khả năng sống sót của các phương tiện chiến đấu trên mặt đất, vì nguy cơ cháy nổ thấp hơn và vì độ tin cậy cao hơn của chúng. Không quân Nga có kế hoạch loại bỏ hệ thống truyền động thủy lực trên tiêm kích thế hệ thứ 5 Su-57 vào năm 2022.
Sự hiện diện của pin đệm sẽ cho phép bạn vẫn di động mà không cần bật động cơ chính, mặc dù trên một phần khá hạn chế. Điều này sẽ cho phép các phương tiện chiến đấu đầy hứa hẹn thực hiện các kịch bản chiến thuật mới để tiến hành các hoạt động chiến đấu từ một cuộc phục kích, khi ở chế độ chờ, phương tiện bọc thép ở trạng thái sẵn sàng chiến đấu hoàn toàn, trong khi ký hiệu nhiệt của nó sẽ tương đương với nhiệt độ môi trường.
Pin cũng sẽ cung cấp khả năng di chuyển trong trường hợp nhà máy điện chính bị hỏng, điều này sẽ cho phép các xe bọc thép tự rời khỏi chiến trường. Trong một số trường hợp, để sơ tán phương tiện chiến đấu có hệ thống truyền động điện, chỉ cần kết nối nó với nguồn điện bên ngoài là đủ. Ví dụ, một phương tiện phục hồi bọc thép theo cách này có thể đồng thời sơ tán hai xe bọc thép khác có hệ thống truyền điện bị hư hỏng một phần, chỉ đơn giản bằng cách ném dây cáp điện lên chúng.
Cũng giống như xe điện dân dụng, xe bọc thép có hệ thống truyền động điện, quá trình thu hồi năng lượng có thể được thực hiện trong quá trình phanh.
Các phương tiện chiến đấu mặt đất có hệ thống truyền động điện sẽ có các đặc điểm tốt nhất về tính cơ động và khả năng điều khiển do khả năng truyền lực biến thiên vô hạn tới các cánh quạt, cũng như phân phối điện linh hoạt giữa các động cơ điện ở mạn trái và mạn phải. Ví dụ, trong một lượt, việc giảm công suất trên động cơ hạt sau sẽ được bù lại bằng sự tăng công suất của động cơ hạt sau.
Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của truyền điện là khả năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị và cảm biến, ví dụ, các trạm ra đa (radar) để trinh sát, dẫn đường và phòng thủ toàn diện của tổ hợp bảo vệ chủ động.
Trong tương lai gần, vũ khí laser sẽ trở thành một phần không thể thiếu của các phương tiện chiến đấu mặt đất, có thể vô hiệu hóa phần lớn mối đe dọa từ các máy bay không người lái cỡ nhỏ (UAV), tên lửa chống tăng dẫn đường và bom, đạn con có đầu dẫn nhiệt và quang học.
Điện cũng có thể được yêu cầu cho các hệ thống ngụy trang chủ động cho xe bọc thép trong phạm vi bước sóng nhiệt và quang học.
kết luận
Việc tạo ra các phương tiện chiến đấu trên mặt đất với động cơ điện có thể trở thành điều tất yếu khi công nghệ ngày càng cải thiện và các yêu cầu về cung cấp năng lượng cho các thiết bị và vũ khí trên tàu tăng lên. Thị trường xe điện dân dụng có thể có tác động đáng kể đến tỷ lệ giới thiệu các phương tiện chiến đấu trên mặt đất với động cơ điện.
Các phương tiện chiến đấu mặt đất đầy hứa hẹn với hệ thống truyền động điện sẽ vượt qua các mẫu xe "cổ điển" về tính năng động, khả năng cơ động, dễ điều khiển, khả năng sống sót và an ninh, cũng như nếu có thể, bố trí các loại vũ khí và cảm biến có triển vọng tiêu thụ năng lượng cao trên chúng.
